第10章-可变光阑

1、第第10章章 可变光阑可变光阑第第1010章章 可可变变光光阑阑10.1 光阑的作用和设计要求光阑的作用和设计要求n1.作用n（1）改善摄影镜头的成像质量 n（2）控制摄影镜头的光功率、聚光本领和景深等 n（3）拦截摄影镜头系统中的杂散光等 n（4）改变光圈的大小还可以得到不同的景深 摄影镜头中是通过特设的通光孔径来控制成像光束摄影镜头中是通过特设的通光孔径来控制成像光束的大小，控制轴上点及轴外点光束大小的通光孔径叫的大小，控制轴上点及轴外点光束大小的通光孔径叫做做孔径光圈孔径光圈或或有效光阑有效光阑，即，即光圈光圈。 孔径光阑设在镜头内或镜头后，在光学系统中的位置和孔径的大小都对成像质量有影

2、响。一般来说光阑的叶片越多，档次越高，双叶片光阑用于低端相机。一般叶片为6-8片，更多叶片能形成圆形光阑，需要虚化背景时，可以使虚化背景更为自然。第第1010章章 可可变变光光阑阑景深景深 就是对好焦的范围。它能决定是把背景模就是对好焦的范围。它能决定是把背景模糊化来突出拍摄对象，还是拍出清晰的背景。糊化来突出拍摄对象，还是拍出清晰的背景。我们经常能够看到拍摄花，昆虫等的照片中，我们经常能够看到拍摄花，昆虫等的照片中，将背景拍得很模糊。但是在拍摄纪念照或集体将背景拍得很模糊。但是在拍摄纪念照或集体照，风景等的照片一般会把背景拍摄得和拍摄照，风景等的照片一般会把背景拍摄得和拍摄对象一样清晰。对象

3、一样清晰。 调节景深最简单的方法调节景深最简单的方法就是改变光圈大小。就是改变光圈大小。把光圈弄大，景深会变浅，反之把光圈弄大，景深会变浅，反之景深变深。景深变深。第第1010章章 可可变变光光阑阑可变光阑的调节可变光阑的调节 一般是通过套在外镜筒上的光阑调节圈来进行的。一般是通过套在外镜筒上的光阑调节圈来进行的。光阑调节圈一段加工成滚花手轮，一段刻制光圈分划光阑调节圈一段加工成滚花手轮，一段刻制光圈分划线和数字，转动手轮可调节可变光阑的孔径。线和数字，转动手轮可调节可变光阑的孔径。第第1010章章 可可变变光光阑阑光阑的分类光阑的分类按光孔的形状分： 方孔可变光阑和圆孔可变光阑第第1010章

4、章 可可变变光光阑阑10.1 光阑的作用和设计要求光阑的作用和设计要求n2.设计要求设计要求n （1）最大光孔所对应的相对孔径值不应小于物镜的最大）最大光孔所对应的相对孔径值不应小于物镜的最大相对孔径值，最小光孔应满足使用要求；相对孔径值，最小光孔应满足使用要求；n （2） 光圈拨至各档时的实际通光孔径所对应的光圈数光圈拨至各档时的实际通光孔径所对应的光圈数应与光阑调节图上刻写的名义数字相符，在拨完各档光圈应与光阑调节图上刻写的名义数字相符，在拨完各档光圈后，光圈应不易变更。后，光圈应不易变更。n （3）在各档光圈时，光阑片所组成的光孔图形应对称；）在各档光圈时，光阑片所组成的光孔图形应对称；

5、n （4）光阑调节应灵活可靠；）光阑调节应灵活可靠；n （5）零件形状应尽量简单，便于加工制造。）零件形状应尽量简单，便于加工制造。第第1010章章 可可变变光光阑阑10.1 光阑的作用和设计要求光阑的作用和设计要求n设计方法：设计方法：n（1）计算法）计算法n（2）图解法）图解法 在许多场合，用图解法比计算法迅速、简便，尤其用在许多场合，用图解法比计算法迅速、简便，尤其用图解法设计等间隔光阑的导槽形状时，更显得直观和方便。图解法设计等间隔光阑的导槽形状时，更显得直观和方便。 第第1010章章 可可变变光光阑阑10.2 虹彩光阑虹彩光阑 最常见的一种圆孔可变光阑，其各最常见的一种圆孔可变光阑，

6、其各级光孔所对应的光圈刻度一般是不等间级光孔所对应的光圈刻度一般是不等间隔的。隔的。 基本结构组成基本结构组成：活动环、固定环：活动环、固定环和光阑片。和光阑片。 工作原理工作原理：光阑机构工作时固定环不动，光阑机构工作时固定环不动，插入其销插入其销孔孔内的固定销只能绕销孔中心转动。内的固定销只能绕销孔中心转动。当活动环绕光阑中心旋转时，其上的滑槽拨动当活动环绕光阑中心旋转时，其上的滑槽拨动活动销，使光阑片以固定销钉中心为支点摆动，活动销，使光阑片以固定销钉中心为支点摆动，由光阑片内圆弧边组成的通光由光阑片内圆弧边组成的通光孔孔便由大变小或便由大变小或由小变大。光阑活动环还可以通过一定的传动由

7、小变大。光阑活动环还可以通过一定的传动链与自动调节系统的执行电机相连，这样就可链与自动调节系统的执行电机相连，这样就可以根据自动测光系统的控制信号实现光阑以根据自动测光系统的控制信号实现光阑孔孔径径的自动连续调节。的自动连续调节。第第1010章章 可可变变光光阑阑10.2 虹彩光阑虹彩光阑 设计时的设计时的已知参数已知参数有：有：1)对应各档光圈数的光阑孔直径2ri ，包括最和最小光孔直径r2；2)限制光阑机构外形尺寸的有关结构参数，如安装光阑机构处的允许最大径向尺寸与最大轴向尺寸等。设计光阑设计光阑应该求出应该求出的参数的参数：1)光阑片的形廓参数。它包括内曲率半径r内，外曲率半径r外，销孔

8、所在圆周半径r，两个销钉孔对中心的张角2)光阑片数目N；3)光阑片厚度t；4)光阑调节圈上对应各档光圈数的分划的角度座标和刻度间隔，也就是活动环对应各级光孔的转角。 第第1010章章 可可变变光光阑阑10.2 虹彩光阑虹彩光阑n10.2.1、计算法、计算法不讲不讲第第1010章章 可可变变光光阑阑10.2 虹彩光阑虹彩光阑n10.2.2、图解法、图解法1.求光阑片的形廓参数求光阑片的形廓参数 2. 求光阑片数目求光阑片数目 3. 求活动环转角求活动环转角 第第1010章章 可可变变光光阑阑已知条件：固定环固定环：r内内=80mmr外外=100mm活动环活动环：r内内=80mmr外外=100mm

9、光阑片光阑片：r内内=80mmr外外=100mm 固定环销钉孔和光阑片销钉位置都布置在其内外径固定环销钉孔和光阑片销钉位置都布置在其内外径之间之间1/2处，即处，即r=90mm 最大光孔最大光孔r1=r内内=80mm 最小光孔r2=30mm第第1010章章 可可变变光光阑阑1.根据已知条件将固定环画出，其中根据已知条件将固定环画出，其中心为心为O，画出销钉所分布圆周，画出销钉所分布圆周，与水平中心线的交点设为某一光与水平中心线的交点设为某一光阑片固定销钉孔中心阑片固定销钉孔中心O12.以以O1为圆心，以为圆心，以r=90mm为半径画为半径画a-a弧线，为光阑片中心的运动弧线，为光阑片中心的运动

10、轨迹轨迹3.以以O为圆心，为圆心，r内内-r2=50mm为半径为半径画弧画弧b-b与与a-a交于交于O，该点是光，该点是光阑片中心的极限位置阑片中心的极限位置4.以以O为圆心，为圆心，r=90mm为半径画弧为半径画弧c-c，与销钉所在的圆周先交于，与销钉所在的圆周先交于O2，该点为活动销钉的极限位置，该点为活动销钉的极限位置5.以以O1为圆心，为圆心，O1O2为半径画弧为半径画弧d-d，此为活动销钉的运动轨迹，此为活动销钉的运动轨迹，可检查销钉是否从活动环槽中滑可检查销钉是否从活动环槽中滑出出6.此时画出光阑片的大致大致形状此时画出光阑片的大致大致形状7.连接连接O1-O-O2，O1OO2为光

11、阑为光阑片两销钉所对应的圆心角片两销钉所对应的圆心角，由，由此基本完成光阑片的外形设计此基本完成光阑片的外形设计一一.按照最小光孔的光阑片极限位置决定按照最小光孔的光阑片极限位置决定角角第第1010章章 可可变变光光阑阑二二.求光阑片数目求光阑片数目1.画出光阑片画出光阑片I对应最小光孔对应最小光孔的极限位置的极限位置2.光阑片光阑片II和和I重叠最少，并保重叠最少，并保证不漏光的情况按如下步证不漏光的情况按如下步骤作图：骤作图：以光阑片以光阑片I的外圆弧边与最的外圆弧边与最大光孔边的交点大光孔边的交点A为圆为圆心心,R内内=80mm画弧画弧a-a以光阑片以光阑片I的内圆弧边与最的内圆弧边与最

12、大光孔边的交点大光孔边的交点B为圆为圆心心,R外外=100mm画弧画弧b-b与与a-a交于交于O，该点为光阑，该点为光阑片片II的中心位置的中心位置OOO”可以从图中量可以从图中量出为出为26.1，最小片数，最小片数N=360/26.1,向加大的方向向加大的方向圆整极为所求圆整极为所求N=14第第1010章章 可可变变光光阑阑第第1010章章 可可变变光光阑阑1.以以O1为圆心，为圆心，r为半径画弧为半径画弧a-a，该弧为光阑片该弧为光阑片O的运动轨迹的运动轨迹2.各级光阑孔径对应的光阑片中心各级光阑孔径对应的光阑片中心离光孔中心离光孔中心O的距离的距离 li=r1-ri ；ri为第为第i级光孔半径，取级光孔半径，取rn=55mm为例为例3.按计算的按计算的ln=80-55=25mm，以，以O为圆心，为圆心，25为半径画弧为半径画弧b-b，交，交a-a于于n，n为第为第n级光圈时此光级光圈时此光阑片圆心位置；以阑